(57)【要約】【課題】  潤滑条件にかかわらず長寿命を確保した転がり軸受を提供する。【解決手段】  スラストニードル軸受１０は、軸軌道盤（内輪）１１と、ハウジング軌道盤（外輪）１２と、軸軌道盤１１とハウジング軌道盤１２との間に周方向に転動自在に配設された転動体である複数の針状ころ１３と、複数の針状ころ１３を周方向に等間隔に転動自在に保持する保持器１４とを備え、針状ころ１３の端面１３ａ，１３ｂの平面度は１０μｍ以上８０μｍ以下とされている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間で周方向に転動自在に配設された転動体である複数のころと、前記複数のころを転動自在に保持する保持器と、を備えた転がり軸受であって、
前記ころの端面の平面度が８０μｍ以下であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記ころの端面の平面度が１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
ハウジング内に嵌挿された駆動軸の回転に応じて吸気・圧縮・吐出するコンプレッサの前記駆動軸を回転自在に支持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコン、カーエアコン、給湯器用コンプレッサ、等に好適に用いられる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアコン、カーエアコンあるいは給湯器には、各種のコンプレッサが用いられている。ここで、コンプレッサの一形式として、容量可変式のカーエアコン用コンプレッサを例に、その構造を以下に説明する。
【０００３】
図１に示すように、容量可変式のカーエアコン用コンプレッサは、ハウジング１に対して駆動軸２を回転自在に嵌挿し、駆動軸２に対して斜板３を傾斜角度可変に連結し、斜板３に対しウォブル板４を摺動自在に取り付けてある。斜板３とウォブル板４との間には、スラスト軸受５が配置されている。ウォブル板４には、複数のピストンロッド６の一端が円周方向に等間隔に取り付けてあり、ピストンロッド６の他端はピストン７に連結している。ピストン７は、ハウジング１内に設けられたシリンダ１ａの内部で摺動するように設けられ、シリンダ１ａのボア内に流入される冷媒ガスを圧縮し吐出するようにしている。つまり、斜板３が回転すると、ウォブル板４が、所謂みそすり的動作をし、ピストンロッド６を介してピストン７を軸線方向に往復運動させ、冷媒ガスを圧縮し吐出するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２９４０３４号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、コンプレッサの動作時には、駆動軸２は斜板３を介してスラスト方向の力を受けるので、駆動軸２をハウジング１に対してスラスト方向に支持するスラスト軸受が必要となる。かかるスラスト軸受は、駆動軸２に連結されベルトから回転量を受けるプーリユニット側に配置されており、しかるに、ミスト状になって供給される潤滑油の供給元から遠い位置にあり、それ故、転動体と、内外輪または保持器と、の互いの接触部間の油膜形成が困難となる虞があった。特に、転動体がころである場合に、ころの端面と当該端面と対向する保持器のポケット面との間には、ころの円筒面（転動面）と内外輪の軌道面、またはころの円筒面と当該円筒面に対向する保持器のポケット面との間に作用するくさび効果（即ち、軸の回転に伴って潤滑油が狭い隙間へと引きずり込まれて圧力を発生し、この圧力で軸を浮かせて摩擦力を低減させる効果）が生じないため、油膜の形成が一層困難となる虞があった。
【０００５】
また、コンプレッサに特有の現象として、冷媒を封入する際に、冷媒の循環系内の大気を排気するために循環系内の酸素濃度が低下することが挙げられる。転がり軸受において、油膜形成が不十分となると転動面、内外輪の軌道面、保持器のポケット面などの接触部は油膜破断によって金属接触することとなる。このとき、循環系内の酸素濃度が十分な場合には、前記接触部の表面に酸化膜が形成されて、それ以上の金属接触を防止して凝着摩耗を抑制する自己修復が作用するが、酸素濃度が低い場合には、表面酸化が起こりにくいため、前記接触部がひとたび金属接触を起こすと、それ以降は常に金属同士の接触を繰り返すこととなり、凝着摩耗が止まることなく進行する虞があった。
【０００６】
そして、転がり軸受に使用される従来のころは切断・丸め・通常のバレル加工を施されるのみであり、その端面にうねりがあったため、ころの端面と当該端面に対向する保持器のポケット面との接触が不均一、いわゆる片あたりとなり、磨耗が進行して早期に軸受寿命に達する傾向があった。これは、上述のように酸素濃度が低いことに加え、片あたりによる面圧の増加から、ひとたび金属接触が生じると以降の接触が常に金属同士の接触となり、凝着摩耗が止まることなく進行するためである。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、潤滑条件にかかわらず長寿命を確保することが可能な転がり軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、本発明に係る転がり軸受は、下記の（１）〜（３）を特徴としている。
【０００９】
（１）外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間で周方向に転動自在に配設された転動体である複数のころと、前記複数のころを転動自在に保持する保持器と、を備えた転がり軸受であって、
前記ころの端面の平面度が８０μｍ以下であること。
【００１０】
（２）上記（１）記載の転がり軸受であって、
前記ころの端面の平面度が１０μｍ以上であること。
【００１１】
（３）上記（１）または（２）記載の転がり軸受であって、
ハウジング内に嵌挿された駆動軸の回転に応じて吸気・圧縮・吐出するコンプレッサの前記駆動軸を回転自在に支持すること。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の転がり軸受によれば、転動体であるころの端面の平面度を８０μｍ以下としているので、ころの端面と当該端面に対向する保持器のポケット面との片あたりを防止して摩耗の進行を抑制することができ、潤滑条件にかかわらず転がり軸受の長寿命を確保することができる。そして、ころの端面の平面度を１０μｍ以上としているので、磨耗の進行を抑制し、且つ加工容易性を維持して、低コストにて長寿命の転がり軸受を提供することができる。
【００１３】
また、大きなスラスト力が加わるコンプレッサの駆動軸の軸受として用いることにより、極めて長寿命かつ信頼性の高いコンプレッサとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態であるスラストニードル軸受を用いたカーエアコン用コンプレッサの断面図、図２はスラストニードル軸受の拡大断面図である。
【００１５】
図１に示すように、カーエアコン用コンプレッサである容量可変式のコンプレッサは、ハウジング１に対して駆動軸２を回転自在に嵌挿し、この駆動軸２に対して斜板３を傾斜角度可変に連結し、この斜板３に対しウォブル板４を摺動自在に取り付けてある。
【００１６】
斜板３とウォブル板４との間には、スラスト軸受５が配設されている。ウォブル板４には、複数のピストンロッド６の一端が円周方向等間隔に取り付けてあり、このピストンロッド６の他端はピストン７に連結している。このピストン７は、ハウジング１内に設けられたシリンダ１ａの内部で摺動するように設けられ、このシリンダ１ａのボア内に流入される冷媒ガスを圧縮し吐出するようにしている。
【００１７】
駆動軸２の右端は、クラッチ機構ＣＭを介してプーリ８に連結されており、駆動軸２のプーリ８側外周には、一体的に回転するようにスラスト板９が圧入されている。そして、スラスト板９とハウジング１との間にはスラストニードル軸受１０が配置されている。
【００１８】
図２に示すように、スラストニードル軸受１０は、スラスト板９に取り付けられるフランジ付きの軸軌道盤（即ち、内輪）１１と、ハウジング１に取り付けられるハウジング軌道盤（即ち、外輪）１２とを有している。軸軌道盤１１とハウジング軌道盤１２との間には、転動体である複数の針状ころ１３が周方向に転動自在に配設されており、複数の針状ころ１３は、保持器１４により周方向に等間隔に転動自在に保持されている。針状ころ１３の端面１３ａ，１３ｂの平面度は１０μｍ以上８０μｍ以下とされている。
【００１９】
そして、このコンプレッサでは、循環系内が真空排気された後、冷媒ガスおよび潤滑油が封止される。
【００２０】
次に、本実施形態におけるカーエアコン用コンプレッサの動作について説明する。
【００２１】
図１に示すように、カーエアコン用コンプレッサは、クラッチ機構ＣＭがオンとなると、その動作を開始する。かかる場合、不図示のベルトによりプーリ８が駆動されると、駆動軸２が回転駆動され、それにより斜板３が回転する。すると、ウォブル板４が、所謂みそすり的動作をし、ピストンロッド６を介してピストン７を軸線方向に往復運動させ、冷媒ガスを圧縮し吐出する。
【００２２】
冷媒ガスを圧縮する際の反力が駆動軸２にスラスト力として伝達され、スラストニードル軸受１０は、スラスト板９とハウジング１との間で、かかるスラスト力を支持する。なお、ピストン７の動作に伴って発生する冷媒ブローバイガスが図１に示す矢印方向に循環し、冷媒ブローバイガスに含まれたミスト状の潤滑油により、各可動部の潤滑が行われる。
【００２３】
ここで、スラストニードル軸受１０は、ピストン７から離れた位置に配置されているため前記ミスト状の潤滑油が到達しにくく、他の可動部と比較して潤滑条件は厳しいものとなっている。さらに、冷媒ガスおよび潤滑油が封止される際に循環系内の大気が排気されており、酸素濃度が低下して表面酸化が発生しにくい環境となっている。従って、通常のころおよび保持器では、ころの端面と当該端面に対向する保持器のポケット面とが金属接触を繰り返しながら凝着摩耗が進行し、早期に軸受寿命に達する傾向がある。しかしながら、上記のスラストニードル軸受１０においては、ころ１３の端面１３ａ，１３ｂの平面度を１０μｍ以上８０μｍ以下とされているので、ころ１３の端面１３ａ，１３ｂと保持器１４のポケット側面（即ち、ころの端面に対向する保持器のポケット面）１４ａ，１４ｂとが片あたりすることを防止することができ、よって、凝着摩耗を抑制することが可能となり、軸受寿命を延長することができる。
【００２４】
上述した実施形態に係るスラストニードル軸受１０によれば、針状ころ１３の端面１３ａ，１３ｂの平面度を８０μｍ以下としているので、針状ころ１３の端面１３ａ，１３ｂと保持器のポケット面１４の側面１４ａ，１４ｂとの片あたりを防止して摩耗の進行を抑制することができ、潤滑条件にかかわらずスラストニードル軸受１０の長寿命を確保することができる。そして、針状ころ１３の端面１３ａ，１３ｂの平面度を１０μｍ以上としているので、磨耗の進行を抑制し、且つ加工容易性を維持して、低コストにて長寿命のスラストニードル軸受１０を提供することができる。
【００２５】
そして、上記のように、特に大きなスラスト力が加わるコンプレッサの駆動軸２の軸受として用いることにより、極めて長寿命かつ信頼性の高いコンプレッサとすることができる。
【００２６】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内で変更・改良が可能であることは勿論である。即ち、カーエアコン用コンプレッサは一例であり、本実施形態の軸受は、例えば、それ以外の産業用、家庭用を問わず冷媒を圧縮するコンプレッサなどの各種コンプレッサに用いることができる。特に、自然冷媒コンプレッサの場合、冷媒中の酸素分圧が低いため、より顕著な効果を得ることができる。
【００２７】
また、上記実施形態においては、針状ころ１３を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば円筒ころ、円錐ころ、たる型ころ、などであってもよい。
【実施例】
【００２８】
転動体であるころの端面の平面度を異ならせた各種の軸受について、下記の試験条件において摩耗試験を行った。以下、摩耗試験について説明する。
【００２９】
（試験条件）
（１）供試軸受サイズ（内径×外径×高さ）：４０×６０×５（ｍｍ）
（２）アキシャル荷重（スラスト力）：１５００Ｎ
（３）回転数：３０００ｒｐｍ
（４）保持器形式：上記実施形態における図２に示すタイプ
（５）供試時間：５００ｈ
（６）雰囲気：ＨＣＦＣ１３４ａ（ＰＡＧ含有）
【００３０】
上記の試験条件にしたがって、端面の平面度を異ならせたころおよび保持器を含むスラストニードル軸受を供試した結果を図３に示す。
尚、ころおよび内外輪は、軸受鋼（ＳＵＪ２）で形成し、浸炭窒化処理に続いて焼き入れ（８２０〜８３０℃で０.５〜１時間）および焼き戻し（１６０〜２００℃で１〜２時間）を施した。
また、保持器は、ＳＣＭ４１５で形成し、浸炭窒化処理を施し表面固さＨＶ７００とした。
また、ころの端面の加工には、バレル加工、平面研磨を施した。そして、ころの端面の平面度の評価は、円筒部を基準として面取り部内側に触針をあて、円周方向の振れ量の最大値と最小値との差を測定することにより行った。
摩耗量の評価は、試験前後の保持器内におけるころの可動量を測定することにより行った。
【００３１】
図３に示すように、本試験結果によれば、ころの端面の平面度を８０μｍ以下とすることにより、９０μｍ以上のものと比較して、試験前後の保持器内におけるころの可動量を１／３〜１／２０に減少させることができることがわかる。従って、本発明の有効性が実証された。
尚、図３において、保持器内ころ可動量変化量は、ころの端面の平面度を９０μｍとした場合を１として換算している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る一実施形態であるスラストニードル軸受を用いたカーエアコン用コンプレッサの断面図である。
【図２】図１におけるスラストニードル軸受の断面図である。
【図３】ころの端面の平面度と磨耗試験前後の保持器内におけるころの可動量変化量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１    ハウジング
２    駆動軸
１０  スラストニードル軸受（転がり軸受）
１１  軸軌道盤（内輪）
１２  ハウジング軌道盤（外輪）
１３  針状ころ（ころ）
１３ａ，１３ｂ  ころの端面
【図１】
2005299772.tif 000003
【図２】
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【図３】
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